التعرف على أنواع شرائح الطحن باستخدام الحاسب الآلي

1.0 المقدمة

واحدة من عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الأكثر شيوعًا المستخدمة لإنشاء عناصر غير دوارة وغير أسطوانية تستخدم في مجموعة متنوعة من الصناعات هي الطحن. يتم استخدام قواطع الطحن عالية السرعة بواسطة آلات الطحن لتشكيل منتج العمل بالشكل المطلوب. يقوم القاطع بصنع رقائق صغيرة من المعدن على قطعة العمل. بمجرد الانتهاء من القطع، تتم إزالة هذه الرقائق من قطعة العمل. تأتي هذه الرقائق في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام وفقًا للمواد المستخدمة في قطعة العمل، وبيئة القطع، وأي تشوه حدث خلال العملية. غالبًا ما يتم تصنيف الرقائق الناتجة وفقًا لأشكالها مثل الرقائق المستمرة، والرقائق غير المستمرة، والرقائق المستمرة ذات الحافة المتراكمة، والرقائق غير المتجانسة.

1.1 تكنولوجيا المعالجة لآلة الطحن

الطحن هو تقنية معالجة قطعة العمل بالشكل والحجم المطلوبين عن طريق ملامستها بسرعة باستخدام قاطع الطحن. أثناء إجراء الطحن هذا، يفصل قاطع الطحن الرقائق المعدنية عن سطح المعالجة عن طريق قطع المعدن الموجود على سطح قطعة العمل إلى رقائق وكذلك عن طريق دفع ونشر سطح الشفرة. يزداد التوتر في قطعة العمل بشكل مطرد مع زيادة عبء العمل، حيث يكون الإجهاد عند نقطة التلامس مع حافة الشفرة هو الأكبر. هذا هو تأثير القطع للشفرة. تتشقق المادة المعدنية وتنفصل أولاً حيث يكون التوتر أعظم وأكثر تركيزًا على قطعة العمل.

ونتيجة لذلك، فإن حركة القطع التي تقوم بها الشفرة تتسبب دائمًا في فصل مادة الطبقة السطحية المعدنية عن الركيزة المعدنية لقطعة العمل أولاً. وسوف ينفصل المعدن المراد قطعه على طول اتجاه حركة الشفرة لإنتاج سطح معالج عندما يتم تطبيق قوة ميكانيكية كافية بينما تستمر الأداة وقطعة العمل في الحركة بالنسبة لبعضهما البعض. تتشوه طبقة القطع بشكل مرن وبلاستيكي نتيجة للضغط أمام الأداة، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين رقائق تتدفق على طول مقدمة الأداة. أمام الأداة، هذا هو تأثير الدفع.

تحت تأثير حافة القطع، يولد المعدن المقطوع أربع مناطق تشوه: الجزء الأمامي والخلفي للأداة، ومنطقة التشوه الأساسية، ومنطقة تشوه الاحتكاك أمام الأداة، ومنطقة التشوه أمام الشفرة، ومنطقة الاحتكاك خلف منطقة تشوه الأداة. في مناطق التشوه الأربعة، توجد علاقات وتفاعلات بين حالات الإجهاد الداخلي وظروف التشوه.

2.0 أنواع الشرائح وشروط تكوينها

ينقبض المعدن أمام الأداة أثناء القطع أثناء تحركه إلى داخل قطعة العمل. ويؤدي الضغط الشديد إلى انفصال المعدن عن قطعة العمل وتدفقه بشكل بلاستيكي على شكل رقاقة (تشوه القص). ويتسبب القص الرئيسي في تدفق المعدن عند مستوى القص. والسطح غير المقطوع أمام الأداة هو المكان الذي يبدأ فيه مستوى القص بالامتداد بزاوية لأعلى. وتتأثر قيمة زاوية القص بنوع المادة وظروف القطع. فعندما تكون زاوية القص متواضعة، يكون مسار القص طويلاً، وتكون الرقائق سميكة، وتكون قوة القطع كبيرة. والعكس صحيح أيضًا. ويحدث القص الثانوي بسبب الاحتكاك أثناء تحرك الرقائق فوق وجه طرف الأداة. وتسخن الرقائق نتيجة للاحتكاك الذي يرفع درجة حرارة التشغيل لعملية الطحن.

الفئات الأربع الأساسية للرقائق التي تم إنشاؤها بواسطة آلة الطحن هي كما يلي: رقاقة متقطعة؛ رقاقة مستمرة؛ شريحة مستمرة مع حافة مدمجة؛ رقائق غير متجانسة.

2.1 رقاقة متقطعة

الرقائق المتقطعة لها شكل غير منتظم وغالباً ما تتشوه نتيجة للكسر المتكرر. يعد الحديد الزهر والنحاس والبرونز مجرد أمثلة قليلة على المعادن الصلبة والحساسة التي من المعروف أن قطع عملها تنتج رقائق متقطعة. في الظروف التي يكون فيها احتكاك كبير بين قطعة العمل والأداة، يمكن أن تؤدي قطع العمل المرنة أيضًا إلى رقائق متقطعة. قد تؤدي الأداة ذات زاوية الجرف القصيرة، وسرعة القطع السريعة، والقطع العميق في المادة، وعوامل أخرى إلى تكوين رقائق متقطعة.

يمكن تحسين تشطيب سطح المواد الهشة وتقليل استهلاكها للطاقة من خلال تكوين شرائح متقطعة. ومع ذلك، في المواد المرنة، يؤدي تطوير الرقائق المتقطعة إلى تلميع السطح دون المستوى وقد يؤدي إلى إطالة عملية التصنيع.

2.2 رقائق مستمرة

تتشكل الرقائق المستمرة عادةً عندما يتم تشكيل المعادن القابلة للطرق، مثل الفولاذ أو النحاس أو الألومنيوم، بسرعات قطع عالية. يزداد الفرق في درجة الحرارة بين تلميح الأداة وقطعة العمل المرنة أثناء عملية القطع. يتم إنشاء تيار شرائح طويل ومستمر عندما يتم ربط طبقات متتالية من المعدن الذي تمت إزالته معًا عن طريق اللحام. عادةً ما تؤدي ظروف المعالجة التالية إلى رقائق مستمرة:

• الحد الأدنى من عمق القطع
• زاوية أشعل النار واسعة النطاق
• ارتفاع معدل القطع
• استخدام مواد التشحيم أو المبردات لتقليل احتكاك رقاقة الأداة
• حافة القطع الحادة

توفر الرقائق المستمرة جودة سطحية ناعمة، وزيادة في عمر الأداة، واستخدام أقل للطاقة. ومع ذلك، قد يكون من الصعب التخلص من أنواع معينة من الرقائق. قواطع الرقائق مطلوبة لتحسين ظروف التخلص منها.

2.3 شريحة مستمرة مع حافة مدمجة

يؤدي الاحتكاك العالي بين الأداة والرقاقة عند قطع المعادن المطيلة إلى إنشاء رقائق مستمرة باستخدام BUE. تميل بعض شظايا الرقاقة إلى الالتصاق بطرف الأداة في ظل هذه الظروف. تستمر حافة القطع الجديدة في التطور كمواد ملتصقة حتى تنفصل عن طرف الأداة. ينتج عن التصاق المادة المتراكمة بالرقاقة وسطح قطعة العمل أثناء عملية الكسر تشطيب سطح رديء. غالبًا ما يشار إلى عملية تشكيل BUE باسم "لحام الرقاقة". تؤدي الظروف التالية عادةً إلى تقطيع مستمر باستخدام BUE:

• زاوية منخفضة من أشعل النار.
• معدل قطع منخفض
• قوى الاحتكاك العالية.
• تغذية كبيرة.

تؤثر رقائق BUE المستمرة تأثيرًا سلبيًا على عمر الأداة، وتزيد من استهلاك الطاقة، وتؤدي إلى تشطيبات سطحية دون المستوى، وبالتالي فإن تجنبها أمر ضروري.

يمكن تعزيز الوقاية من لحام الرقائق من خلال اتخاذ خطوات لتقليل الاحتكاك باستخدام مواد التشحيم، وتجنب ملامسة المعدن باستخدام طلاءات الأدوات، وخفض درجة الحرارة باستخدام المبردات.

2.4 رقائق مسننة

الرقائق المسننة، والمعروفة أيضًا باسم الرقائق غير المتجانسة، هي رقائق شبه متصلة. نظرًا لمناطق إجهاد القص المنخفضة والعالية، فإنها تبدو مثل أسنان المنشار. عادةً ما يكون للمواد المستخدمة في صنع هذه الرقائق موصلية حرارية محدودة أو قوة ميكانيكية تتأثر بالتليين الحراري. تشمل المواد المستخدمة في قطع العمل التي يمكن أن تنتج رقائق غير متجانسة أثناء التصنيع النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وسبائك التيتانيوم. أحد أسباب الرقائق غير المتجانسة هو كمية كبيرة من الإجهاد الذي يتشكل على سطح رقاقة الأداة أثناء قطع المواد الصلبة بسرعات قطع متوسطة.

3.0 مقارنة بين الشرائح المستمرة والمتوقفة والمستمرة مع الحافة المبنية

يقارن الجدول أدناه بين الشرائح المستمرة والمتوقفة والمستمرة مع الحواف المبنية.

3.1 التحكم في رقاقة

يتم إنشاء رقائق طويلة وخيطية عندما يتم تشكيل المعادن القابلة للطرق، مثل الفولاذ، بسرعات قطع عالية وزوايا مشط كبيرة. قد تكون سلامة العاملين في الماكينة معرضة للخطر، وقد يتضرر المنتج بسبب تشابكه مع الأداة. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الصعب إزالة هذه الرقائق الساخنة والمستمرة والحادة. يجب تقسيم الرقائق إلى أحجام يمكن التحكم فيها. يمكن فصل الرقائق عن طريق الكسر الذاتي أو الكسر القسري. غالبًا ما تتجعد الرقائق أثناء قطع المواد المرنة بسبب الاختلاف في درجة الحرارة ومعدل التدفق. الطرق الثلاث المختلفة التي يمكن للرقائق الملتفة أن تنكسر بها ذاتيًا هي كما يلي:

• عن طريق الإجهاد الناجم عن التبريد الذي يؤدي إلى كسر تلقائي؛
• عن طريق التأثير على قطعة العمل؛
• عن طريق الاتصال بالأداة.

يعد استخدام قاطع الرقائق هو أسلوب الكسر القسري الأكثر شيوعًا.

3.2 قواطع الرقائق

الغرض الأساسي من قواطع الرقائق هو جعل الرقائق ملفوفة بشكل أكثر إحكامًا مما كانت عليه بخلاف ذلك. تنكسر الشريحة أثناء التجعيد القسري عندما تصطدم بالأداة أو قطعة العمل. تعمل قواطع الرقاقة على تعزيز التحكم في الرقاقة وتقليل قوى القطع، مما يزيد من كفاءة المعالجة.

تم العثور على معظم قواطع الرقائق المعاصرة في أداة القطع على شكل أخاديد أو عوائق. إن مفتاح خلق التوتر الذي سيسمح للرقاقة بالانفصال بسهولة هو اكتشاف الشكل المناسب لسيناريو تشغيل معين عند تصميم قواطع الرقائق. إن الحافة المتطورة لقواطع الرقائق من النوع الأخدود لديها أخدود صغير خلفها.

إن نصف قطر انحناء الرقاقة هو دالة لشكل المنحنى. إن التصميم الهندسي لقواطع الرقاقة من النوع العائق غير عادي ويشبه الدرج. قد يكون العائق منفصلاً عن أداة القطع أو مثبتًا بها. بالنسبة للنوع "المرفق"، يمكن تعديله وفقًا لظروف التشغيل المتنوعة.

4.0 خاتمة

يتم نسج الفيزياء وعلم المواد معًا بدقة طوال عملية الطحن. يؤدي التفاعل بين الضغوط بين قطعة العمل وأداة القطع أثناء عملية الطحن إلى إزالة المواد. يتم تحديد اللون وحجم الرقاقة حسب طبيعة قوى التلامس هذه. تتضمن الرقاقات معلومات مفيدة لأبحاث وتشخيصات مهندسي القطع. ومع ذلك، إذا لم يتم التعامل مع الرقاقات بشكل صحيح، فقد تؤدي إلى انخفاض إنتاجية الماكينة. أثناء التصنيع، قد تظهر شرائح مجزأة ومستمرة ومستمرة مع رقائق BUE من ثلاثة أنواع مختلفة. 

تؤثر معلمات عملية الطحن واختيار المواد على تكوين الرقاقة.

عند تعزيز فعالية الطحن بشكل عام ووضع خطط للتشغيل المستقل للآلات، فإن التخلص من الرقائق هو عنصر حاسم يجب مراعاته. كقاعدة عامة، يجب استخدام قواطع الرقائق في إعدادات الطحن حتى إذا كانت الرقائق المجزأة والرقائق المستمرة قادرة على الكسر ذاتيًا في ظل ظروف تشغيل معينة.

يتم تجنب تشابك الرقائق مع الأداة والاهتزاز وتلف الأداة عندما يتم كسر الرقائق بواسطة قاطع الرقائق إلى أطوال يمكن التحكم فيها. بالإضافة إلى ذلك، تعمل قواطع الرقائق على تقليل مقاومة القطع، مما يحافظ على حافة القطع من التقطيع والكسر. من المهم اختيار قاطع الرقائق المناسب للوظيفة أثناء توظيفه. يجب علينا اختيار قواطع الرقائق المناسبة لكل عملية تحول، مثل التشطيب والوسط والتخشين. استخدم قاطع الرقائق المناسب لعمق القطع المقصود ومعدل التغذية وسرعة المغزل وتلميع السطح.